package com.fe.class06;

import java.util.Arrays;

/**
 * @Description 堆排序
 * 1. 先让整个数组都变成大根堆结构，建立堆的过程:
 *      1)从上到下的方法，时间复杂度为O(N * logN)
 *      2)从下到上的方法，时间复杂度为O(N)
 * 2. 把堆的最大值和堆末尾的值交换，然后减少堆的大小之后，再去调整堆，一直周而复始，时间复杂度为O(N * logN)
 * 3. 堆的大小减小成0之后，排序完成
 * @Author sosuke :-)
 * @Date 2022/1/2 21:16
 */
public class Code03_HeapSort {

    public static void heapSort(int[] arr) {
        if (null == arr || arr.length < 2) return;
        // 建立堆
        // 一、从上往下建立堆，O(N*logN)，大量的节点是高度增加之后处理
        // for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
        //     heapInsert(arr, i);
        // }

        // 二、从下往上建立堆，O(N)，少量的节点是高度增加后处理
        // 初始时，arr是可以看做一个完全二叉树，从最后一层依次往上对每个元素heapify
        for (int j = arr.length - 1; j >= 0; j--) {
            heapify(arr, j, arr.length); //每一个元素往下heapify
        }
        int heapSize = arr.length;

        // 将堆顶和最后一个元素交换，堆大小减一（相当于堆结构pop一个元素），调整堆
        swap(arr, 0, --heapSize);
        // O(N*logN)
        while (heapSize > 0) {
            heapify(arr, 0, heapSize);
            swap(arr, 0, --heapSize);
        }
    }

    // arr[index]刚来的数，往下比较，O(logN)
    private static void heapify(int[] arr, int index, int heapSize) {
        int left = 2 * index + 1;
        while (left < heapSize) {// 有孩子节点
            // 如果右孩子存在且大于左孩子，则返回右孩子位置，否则返回左孩子位置
            int largestChildIndex = left + 1 < heapSize && arr[left + 1] > arr[left] ? left + 1 : left;
            // 较大的孩子都不再比index位置的数大，退出
            if (arr[largestChildIndex] <= arr[index]) break;

            // index和较大孩子，要互换
            swap(arr, index, largestChildIndex);
            index = largestChildIndex;
            left = 2 * index + 1;
        }
    }

    // arr[index]刚来的数，往上比较，O(logN)
    private static void heapInsert(int[] arr, int index) {
        while (arr[index] > arr[(index - 1) / 2]) {
            swap(arr, index, (index - 1) / 2);
            index = (index - 1) / 2;
        }
    }

    private static void swap(int[] arr, int i, int j) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int testTime = 500000; // 测试次数
        int maxSize = 100; // 数组数据个数
        int maxValue = 100; // 数组中最大值
        for (int i = 0; i < testTime; i++) {
            int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize, maxValue);
            int[] arr2 = Arrays.copyOf(arr1, arr1.length);
            heapSort(arr1);
            Arrays.sort(arr2);
            if (!Arrays.equals(arr1, arr2)) {
                System.out.println("Fuck");
                System.out.println(Arrays.toString(arr1));
                System.out.println(Arrays.toString(arr2));
                return;
            }
        }
        System.out.println("Nice!");

        int[] arr = generateRandomArray(maxSize, maxValue);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        heapSort(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    public static int[] generateRandomArray(int maxSize, int maxValue) {
        int[] arr = new int[(int) ((maxSize + 1) * Math.random())];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            // [-? , +?]
            arr[i] = (int) ((maxValue + 1) * Math.random()) - (int) ((maxValue + 1) * Math.random());
        }
        return arr;
    }
}
